환구조를 갖는 고분자 화합물을 함유하는 포지티브형 감광성 수지조성물 document_id A220623109009

일반적으로 박막 트랜지스터(TFT)형 액정표지소자, 유기EL(electroluminescent)소자 등의 디스플레이소자는 패턴이 형성된 전극보호막, 평탄화막, 절연막 등이 설치되어 있다. 이들 막을 형성하는 재료로는 감광성 수지조성물 중에서도 필요로 하는 패턴 형상을 얻기 위한 공정수가 적으며 충분한 평탄성을 갖는 특징을 갖는 감광성 수지조성물이 종래부터 널리 사용되고 있다. 그리고 상술한 이들 막에는 내열성, 내용제성, 장시간 소성 내성, 금속 스퍼터 내성 등의 프로세스 내성이 우수할 것, 하지와의 밀착성이 양호할 것, 사용 목적에 맞춘 다양한 프로세스 조건에서 패턴을 형성할 수 있는 넓은 프로세스머신을 가질 것, 또한 고감도이며 높은 투명성일 것 및 현상 후의 막얼룩이 적을 것 등 여러가지 특성이 요구된다. 여기서 이러한 요구특성으로 지금까지 상기의 감광성 수지조성물로는 나프토퀴논디아지드화합물을 포함하는 수지가 범용되어 왔다. 하지만, 이러한 감광성 수지재료에 요구되는 특성 중에 중요한 특성 중 하나로 감도를 들 수 있다. 감도의 향상은 디스플레이소자 등 공업적 생산에 있어서 생산 시간을 대폭으로 단축시키는 것을 가능하게 한다. 이 때문에, 액정디스플레이의 수요량이 현저하게 증대하고 있는 현재의 상황에서 감도는 이러한 종류의 감광성 수지재료에 요구되는 가장 중요한 특성 중 하나가 되어 있다. 하지만, 상술한 나프토퀴논디아지드화합물을 포함하는 종래의 감광성 수지재료는 감도면에서 충분히 만족할 수 있는 것이 아니었다. 재료 중 폴리머에 대해 알카리현상액으로의 용해성을 높여 감도를 향상시킬수도 있으나 이 방법에는 한계가 있으며 미노광부의 용해 또한 일으켜 잔막율이 저하하며 이것이 대형 디스플레이용 기판에서는 막얼룩의 원인이 되는 단점이 있었다. 그래서 지금까지 감광성 수지재료의 고감도화를 목적으로 몇 가지의 특허출헌이 되어 있다. 예를 들면, 알카리 가용성 수지와 특정 폴리히드록시화합물 및 그 유도체의 적어도 어느 하나를 함유하는 감방사선성 수지조성물이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌1 참조). 하지만, 이 제안재료는 감광제의 대칭성이 높기 때문에 보존안전성 등에 문제가 있다. 또한, 알카리 가용성 페놀 수지와 감방사선성 화합물을 함유하는 포지티브형 감방사선성 수지조성물(예를 들면, 특허문헌2 참조) 및 특정 알카리 가용성 수지와 퀴논디아지드화합물을 함유하는 포지티브형 감광성 수지조성물(예를 들면, 특허문헌3 참조)이 제안되어 있다. 하지만, 이들은 바인더 폴리머로 노보락수지를 사용하고 있어 투명성 및 장시간 소성시에 안정성에 문제가 있었다. 이상과 같이 다른 특성도 만족하며 원하는 수준의 고감도를 갖는 감광성 수지조성물을 개발하는 것은 매우 어려우며 종래 기술의 단순한 조합으로는 만족할만한 감광성 수지조성물을 얻기가 어려웠다. 또한 일반적으로 나프토퀴논디아지드화합물을 포함하는 종래의 감광성 수지재료는 노광 현상 후에 나프토퀴논디아지드화합물에 의한 경화막의 착색화 및 투명성 저하를 방지하기 위해 포토브리칭이 행해지고 있으나 이 포토브리칭 공정을 거쳐도 얻어진 막은 250℃정도의 고온에서 소성하면 광투과율이 저하해 착색되며 또한 이보다 낮은 온도에서 예를 들면, 230℃에서 장시간 소성해도 광투과율의 저하(착색)이 보이며 또한, 레지스트박리액인 아민계용액 등의 약품처리에 의해서도 광투과율이 저하해 투명성이 악화하는 문제가 발생하며 나프토퀴논디아지드화합물을 포함하는 종래의 감광성 수지재료는 이러한 내열성 및 내약품성에 문제가 있었다(예를 들면, 특허문헌4 참조). 한편, 고감도, 고해상도의 감광성재료로 종래의 화학증폭형 레지스트가 개발되어 있다. 반도체용 레지스트로 개발되어 온 종래의 화학증폭형 레지스트는 i선보다도 단파장 광선(KrF, ArF)에도 적용할 수 있으며 보다 미세한 패턴형성이 가능하지만 막경화에 이용되는 것과 같은 고온하 또는 레지스트박리액의 존재하에서는 보호기의 결합부나 에테르결합의 열가교부가 쉽게 분해되어 내열성 및 내약품성이 현저하게 낮고 영구막으로 이용하는 것은 거의 불가능했다(예를 들면, 특허문헌5 참조). 또한 열경화를 가능하게 하기 위해 에폭시류나 아미노플라스트류의 가교계를 화학증폭형 레지스트에 도입하려고 해도 노광에 의해 레지스트 중의 광산발생제(PAG)로부터 발생한 산의 영향으로 노광부의 가교가 진행되고 미노광부와의 용해 콘트라스트가 소실하는 등 새로운 문제가 발생하기 때문에 이러한 가교계의 화학증폭형 레지스트에의 도입은 곤란하였다. 또한, 이들 재료는 형성한 패턴을 열경화시킨 후 막 상에 ITO나 Al, Cr과 같은 금속이 스퍼터링에 의해 제막된다. 일반적으로 아크릴수지를 이용한 경우에는 고온에서 스퍼터링을 하는 ITO에서는 막 중에 크랙이 쉽게 들어가는 것이 알려져 있다. 이런 이유로 고온에서의 스퍼터링 내성을 가지며 고감도, 고내열투명성을 갖는 재료가 요구되어 왔다. 특허문헌1 : 특개평4-211255호공보 특허문헌2 : 특개평9-006000호공보 특허문헌3 : 특개평8-044053호공보 특허문헌4 : 특개평4-352101호공보 특허문헌5 : 미국특허 제5075199호 명세서